メニスカスにおけるDNAの伸長ダイナミクスの解明

これまで申請者は、DNA水溶液上にカチオン性の両親媒性化合物を展開し、静電的相互作用により気水界面に形成したDNA分子とのポリイオン複合膜をLangmuir-Blodgett(LB)法により、単分子膜に流動性を持たせた状態で固体基板上に移し取ると、溶液中ではランダムコイル形状であったDNA分子が伸長して固定化されることを見い出してきた。伸長・固定化された個々DNAA分子は長さ解析の結果、単一分子であることが明らかとなり、また二重らせんDNA鎖をほぼ伸び切り構造で2次元に配列することができることを示した。しかし、DNAが伸長するメカニズムは明らかになっていない。そこで研究では、これまで未開拓であったメニスカスにおける高分子鎖のダイナミクスの計測技術の開発を通じて、LB法によるDNAの伸長機構を明らかにすることを目的とした。DNAが気体・液体・固体の三相が交差するメニスカスにおいて伸長されることから、メニスカスでのDNA分子の運動を観察できる蛍光顕微鏡システムを構築した。このシステムを用いてDNA水溶液上にジアルキルアンモニウム塩(2C_<18>N^+2C_1)を展開することで気液界面に形成した2C_<18>N^+2C_1/DNAポリイオン複合単分子膜の観察を行った。その結果、糸まり状のDNAがメニスカス境界部分で数秒間滞留し、その後基板状に伸長した状態で固定化されていく様子が観察された。一方、溶液中のDNAはメニスカス部分で対流を行うだけで固定化されないことが分かった。一度固定化した伸長DNAを90度回転させて引き上げを行ったところ、部分的に強固な接着点が存在することが解明された。また、山形大学・佐野研究室との班内共同研究によって、Langmuir-Blodgett(LB)法により、DNA分子の伸長固定化を利用することで、これまで伸長・配向化が困難とされてきたカーボンナノチューブの伸長固定化を行った。DNAとカーボンナノチューブを水溶液中で混合し、DNAが巻き付いたカーボンナノチューブ複合体を作製し、これをLB法により固体基板上に伸長・固定化できることがわかった。

これまで申請者は、DNA水溶液上にカチオン性の両親媒性化合物を展開し、静電的相互作用により気水界面に形成したDNA分子とのポリイオン複合膜をLangmuir-Blodgett(LB)法により、単分子膜に流動性を持たせた状態で固体基板上に移し取ると、溶液中ではランダムコイル形状であったDNA分子が伸長して固定化されることを見い出してきた。伸長・固定化された個々DNAA分子は長さ解析の結果、単一分子であることが明らかとなり、また二重らせんDNA鎖をほぼ伸び切り構造で2次元に配列することができることを示した。しかし、DNAが伸長するメカニズムは明らかになっていない。そこで研究では、これまで未開拓であったメニスカスにおける高分子鎖のダイナミクスの計測技術の開発を通じて、LB法によるDNAの伸長機構を明らかにすることを目的とした。DNAが気体・液体・固体の三相が交差するメニスカスにおいて伸長されることから、メニスカスでのDNA分子の運動を観察できる蛍光顕微鏡システムを構築した。このシステムを用いてDNA水溶液上にジアルキルアンモニウム塩(2C_<18>N^+2C_1)を展開することで気液界面に形成した2C_<18>N^+2C_1/DNAポリイオン複合単分子膜の観察を行った。その結果、糸まり状のDNAがメニスカス境界部分で数秒間滞留し、その後基板状に伸長した状態で固定化されていく様子が観察された。一方、溶液中のDNAはメニスカス部分で対流を行うだけで固定化されないことが分かった。一度固定化した伸長DNAを90度回転させて引き上げを行ったところ、部分的に強固な接着点が存在することが解明された。また、山形大学・佐野研究室との班内共同研究によって、Langmuir-Blodgett(LB)法により、DNA分子の伸長固定化を利用することで、これまで伸長・配向化が困難とされてきたカーボンナノチューブの伸長固定化を行った。DNAとカーボンナノチューブを水溶液中で混合し、DNAが巻き付いたカーボンナノチューブ複合体を作製し、これをLB法により固体基板上に伸長・固定化できることがわかった。